博 士 （ 工 学 ） 方 明
学 位 論 文 題 名
補完的投票による
ロバストオプテイカルフロー推定法とその応用 学位論文内容の要旨
近年，オプティカルフローを推定するために多くの計算手法が提案されている．大きく分けて微分 法と相関法のニっがある．微分法は推定精度が高いが，ノイズに敏感である，それに対して，相関法 はノイズに敏感ではをいが，遮蔽をどの不良条件に対して，推定結果の精度や安定性が期待できない 場 合 が あ る ． ま た 一 般 に 計 算 コ ス トが 高く ハー ドウ ェ アで 実現 する こと は 容易 では 極い ． 本研究の具体的 を応用対象のーっは海水中生 物をどを観測するための遠 隔探査機(ROV)を用い た定点観測及び視野固定のための視覚追従制御の実現である．深海中に起こる水流による撹乱や，マ リンスノウに代表される不良条件が多く存在し，上記機能の実現は容易ではをいと考えられる．従っ て， 視覚 フィ ド バッ クに よりROVを制御するこ とで安定的にROVの視野を固 定することを実現す ることを考える．
本研究では，このよう を画像品質が低い映像からオプティカルフローをロバストに推定する手法 を提案する，提案手法で は，方向符号照合法により2枚の画像間の類似度分布を算出する際に，テ ンプレートを複数のブロックに分割し，各々の類似度分布から全てのピーク（極大値）を検出し，類 似度が高い順に並べたピ ークリストを作成する．このうち，上位のピークをオプティカルフローと をり得る候補ベクトルと して正投票に利用し，下位あるランクのピーク値以下とをるオプティカル フローが存在する可能性 が低い領域を抑制領域として負投票に利用する．正投票はオプティカルフ ローの真値を強調するとともに，負投票はノイズを抑制する．補完的を投票結果（正・負投票）によ ルオプティカルフローの真値を推定する．一方，ノイズを最小に抑え，かつ真値を強調して、生成し た 投 票 結 果 の 分 布 お よ び 票 の 数 に よ ル オ プ テ ィ カ ル フ ロ ー の 信 頼 度 も 同 時 に 推 定 する ． 投票コストの削減について，対応した高速化手法も提案した．高速化手法には，以上に述べた負投 票の戦略を改善し，「領域」投票では教く「点」投票にした，結果として，オプティカルフローを推定 する能カを保ったまま，計算効率を大幅に向上したという効果を得た．
提案手法が実映像に対 するオプティカルフロー推定の応用において，そのロバスト性を持っとい うことを実験的に明らかにした．
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学位論 文審査の要旨 主査 副査
副査
教授 教授 准教授
金子 小野里 田中
学 位 論 文 題 名
俊一 雅彦 孝之
補完的 投票によ る
ロバ ストオ プテイカルフロー推定法とその応用
本研究は，ROVをどのいわゆるロボットビークルを視覚誘導制御するための基礎技術として，観測 カメラから実時間で入カされる観測画像時系列にもとづぃて背景オプティカルフロー（以下，OF)を ロ´ヾストに推定する独自手法を提案するものである．
背景OFはロポットビジョンをど様々を分野で応用されているが，それを推定するため，多くの計算 手法が提案されている．しかし顔がら推定精度やノイズに対する敏感性をどがその応用分野を制限 している．
本研究で提案されているロバスト推定技術の具体的を応用対象のーつは，海水中生物教どを観測す るための遠隔探査機(ROV)を用いた定点観測及び視野固定のための視覚追従制御の実現である，深 海中に起こる水流による撹乱や，マリンスノウに代表される不良条件が多く存在し，上記機能の実現 は容易では誼いと考えられる，従って，視覚フィードバックによりROVを制御することで安定を視 野固定を実現することが考えられている．
提案手法は次の段階により構成される．
(1)明度変化や遮へい（マリンスノー枚どへの対処）に対してロ′ヾストであることが既に確認されて いる方向符号照合法を用いてブロック照合を行う．
(2)複数の近傍プロック内のOFベクトル値（向きと大きさ）は類似する，という前提に基づぃて，OF の 候 ネ 甫 値 に 対 し て 正 ス コ ア を 付 け て 投 票 す る ． こ れ を 正 投 票 と 呼 ぶ ． (3)一方，各ブロック内の低類似度領域を選択的に負スコアを付けて，同一の投票空間に投票する．こ れを負投票と呼ぶ．
(4)上 記 の(2)お よ び(3)を 統 合 し て ， 補 完 的 投 票 と 呼 ん で 独 自 に 提 案 し て い る ． (5)有効 極正投票数および負投票範囲を合理的に決定するためのSN比を独自に提案している．
(6)合理的投票パタン（投票空間におけるスコアプロファイル）を有効投票数，スコア分散極どを用 いて独自に評価する信頼度を提案している，
(7)上記(5)および(6)を含む提案手法の有効性を確認するために，多くの実画像データを用いた実 験を行い，着実を評価を行っている．
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提 案手 法は 小 さく を計 算コ スト を 必要 とさ れる が， そ の計算コスト を2桁低滅するために，正投 票 ス コア を持 つ 投票 位置 のみ にお いて負投 票を行うという単純ではあ るが強力社アイディアに基づ ぃ て，有効を 計算コスト低減手法を提案 した．これにより，ほとんど の実験において大幅を高速処理を 実現した．
以 上要 する に ，著 者は 低品 質の 動画像時 系列に基づくロバスト背景 オプティカルフロー推定のた め の独自手法 を提案し，多くの実画像デ ータを用いてその有効性を実 証的に示した．本研究の成果は，
ロボットの 新分野の発展に寄与すると ころ大をるものがある，よって，著者は北海道大学博士（工学）
の学位を授 与される資格あるものと認 める．
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